— түскен сәулеленудің түрлендіргіштің бетінен шағылуы;
— түрлендіргіштің жүмыстық затындағы фотондардың фото-
электрлік белсенді емес жұтылуы, яғни фотондардың жартылай
өткізгіште электрон-саңылау жүбына қүрмастан жүтылуы;
— фотондардың біраз мөлшерінің артқы (сыртқы) электродқа
дейін өтіп, сонда жүтылуы.
Түрлендіргіиі ішіндегі қозгалыс кезіндегі электрондар мен
саңылаулардың энергия шыгындары келесідей үдерістердің есебінен
болады:
—
энергияның торкөзге берілуімен қатар жүретін жарықпен
қүрылған жүптардың рекомбинаңиялануы;
— фотоэлектрондар мен фотосаңылаулардың
К
шунтгаушы
кедергі арқьшы жылыстауы;
— фотоэлектрондар мен фотосаңылаулардың олардың торкөздің
атомдарымен соқтығуы кезіндегі энергия шығындары (бір зонаның
шегінде төмен орналасқан деңгейлерге өту);
— фотоэлектрондар мен фотосаңьшаулардың
Кп
түрлендіргіштің
тізбектік кедергісі арқьшы өтуі.
Жарықпен қүрылған жүптардың рекомбинациялануы жэне
шунттаушы кедергі арқылы жьшыстау ток бойынша шығындарды
қүрайды және жарықпен қүрылған тасушылардың қай бөлігі
жүктеменің кедергісі арқылы ток түзе отырып, р-и-өткелге дейін
жететінін анықтайды.
Фотоэлектрондардың (немесе фотосаңылаулардың) торкөздің
атомдарымен соқтығуы кезіндегі жэне олардың тізбектік кедергі
арқылы өтуі кезіндегі энергия шығындары кернеу бойынша
шығындарды береді. Кернеу бойьшша шығындар фотоннан
электронға (саңылауға) берілген энергияның қай (орташа) бөлігі
пайдасыз
жоғалатынын
көрсетеді.
10
.
1
-суретінде
қолайлы
жағдайларда жұмыс істейтін кремнийлі фотоэлементке арналған
шығындардың таралуы көрсетілген.
**
Жоғарыда аталған шығындардың эрқайсысына тоқталып өтелік.
Жаръщтъщ шыгында
- кремнийдің шағылу коэффициенті
эжептэуір жоғары жэне ол шамамен 30%-ға жуық. Шағылуға кететін
шығындарды фотоаппараттардың объективіндегі қабаттар тэріздес
эртекті жарықгандыратын қабаттар қолдана отырып азайтуға
болады. Бүл спектрдің көрнекті бөлігіндегі шағылуды 6-9%-ға дейін
азайтуға мүмкіндік береді.
134
Фототүрлендіргішке түсетін сәулелену энергиясының бір бөлігі ток
тасушылары жұбының қүрылуына байланысы жоқ жартылай өткізгіш
денесінде жұтылу есебінен жоғалады, яғни жылуға айналады.
1,12
эв-дан кем энергиялы кванттарға сәйкес келетін күн спекгрінің бүкіл
ұзынтолқынды (белсенді емес) бөлігінің энергиясы күнмен сэулелену
спектрінің 12-20%-ын құрайды. Спектрдің белсенді бөлігінің шағылуға
кететін шығындарын ескергенде, жарықгьщ шығындар түсетін
энегрияньщ 26-30%-дан астамьга құрайды.
Жарырыц
шыгындар
»30%
Ток бойынша
шыгындар
«25%
Кернеу
бойынша
шыгындар
«30%
10.1-сурет. Кремний фототүрлендіргішінің энергия шыгындарының
таралу сұлбасы
135
Сыртқы электродта жұтылу есебінен жоғалатын энергия
мөлшері жұмыстық заттың қабатының қалыңдығымен анықталады.
Әдетте сыртқы электродқа дейін спектрдің белсенді бөлігінің ұзын
толқынды облысының сәулеленуінің шамалы үлесі ғана жетеді.
Рекомбинацияльщ шыгындар
— жартылай өткізгіш қабатында
жарықпен құрылған негізгі емес ток тасушыларының барлығы бір-
дей жүктемедегі ток түзілуіне қатыспайды. Олардың бір бөлігі негізгі
тасушылармен бірге көлемде немесе бетте рекомбинацияланады.
Бүл
жағдай
жүптарды
бөлу
тиімділігін
сипаттайтын
а
коэффициентін енгізер кезде ескеріледі. а шамасы тәжірибелік
өлшенген қысқа түиықталу тогының (яғни, сыртқы тізбекке өтетін
ток тасушыларының жалпы санының) жартылай өткізгіште уақыт
бірлігінде генерацияланатын ток тасушыларының толық санына
қатынасын білдіреді.
Жұптарды бөлу тиімділігі келесідей бірқатар факторларға
тәуелді:
1
) жартылай өткізгіштегі жарықтың жұтылу коэффициенті;
2
)
0 р-п
өткелдің орналасу тереңдігі мен жұптардың құрылуы
жүретін облыстың көлемі арасындағы арақатынас;
3) /?-л-өткелдің ені;
4) ток тасушыларының диффузиялық ығысу үзындығы;
5) жұмыстық беттің жағдайьша тәуелді беттік рекомбинацияның
жылдамдығы.
Рекомбинацияға кететін шығындарды азайту үшін өткел жұптар
құрылатын облыстан диффузиялық ығысудың ұзындығынан кем
арақашықтықта тұруы қажет. Оған қоса, фотоэлементтің п.ә.к.-ін едэуір
төмендететін беттік рекомбинацияның жылдамдығын минимумға
жеткізу қажет.
Тізбектік кедергі жэне ол себепиіі болван фототүрлендіргіш
-
тің цүрылмасы туатын шыгын
— фототүрлендіргіштің тізбектік
кедергісі
Кп
айтарлықтай дәрежеде оның сапасын анықтайтын
фактор болып табылады.
10.1
-кестеде фототүрлендіргішпен берілетін салыстырмалы
максималды қуаттың шамасы келтірілген. Бұл кестеден 5
Ом
тәрізді
шамасы бойынша болымсыз кедергінің өзі
К =0
жағдайымен
салыстырғанда берілетін қуатты 70%-ға дейін төмендететіні
көрініп тұр
136
10.1-кесте
Салыстырмалы максималды қуат
К Ом
П
0
і
2
3.5
5
10
20
Салыстьфмалы
максималды қуат
!
1
0.77
0.57
0.37
0.27
0.14
1.07
Тізбектік кедергінің шамасы, демек ондағы шығындар да
фототүрлендіргіш материалының меншікті кедергісімен жэне оның
кұрылмасымен, соньшен қатар түйіспенің жэне бүкіл құрылғының
сапасымен жэне геометриясымен анықгалады. Оны азайту үшін аз
кедергілі материал пайдалану қажет.
Дөңгелек формалы (диск түріндегі) жэне шағын өлшемді
фототүрлендіргіштердің жұмыстық бетінде кремнийлі дискінің
түріндегі түиіспесі
Фототүрлендіргіштің
шамасының ретін
стандартты геометриялық өлшемдермен табамыз: элементтің
ұзындығы
1=2 см; п -
қабаттың ені
сІ=1 см,
тереңдігі
х=4
• 10
'4
см.
қалыңдығы
0,08
см;
л-типті
диффузияс
пайда
орташа
тынасының мыңдык үлесін кұраиды.
р=2
/7-кремнийдің меншікті кедергісі р ^
Параметрлер осындай болғандағы л-қаба
2 Ом- см
деп алайық.
Ж„ = р —
= 2,5 10
"3
"
21х
1
2 - 2 - 4 1 0
-4
1,56
Ом,
•
•
Ал бастапқы материалдың кедергісі
К
т
оаст
5_
СІІ
2
1
1-2
0,08
Ом,
Бұл қарапайым есептерден элементтің ұтымды кұрылмасы
кезінде
Кп
кедергінің негізгі үлесі кедергісі біркатар Ом бірліктеріне
тұр
бұл кезд
кұрайды
137
I
Достарыңызбен бөлісу: |
